专利摘要

专利摘要

本发明提供了一种太阳能与地热联合两级闪蒸双工质循环发电热水系统，包括槽式太阳能集热器、储热装置、连通到生产井的地热水处理装置、一级闪蒸器、二级闪蒸器、汽轮机、低压压缩机、高压压缩机、蒸发器、连通到回灌井的中间蒸发器、中间冷却器、冷凝器；所述储热装置与槽式太阳能集热器相互连通形成闭合循环。

权利要求

1.一种太阳能与地热联合两级闪蒸双工质循环发电热水系统，其特征在于，包括槽式太阳能集热器(1)、储热装置(2)、连通到生产井的地热水处理装置(3)、一级闪蒸器(4)、二级闪蒸器(5)、汽轮机(6)、低压压缩机(7)、高压压缩机(8)、蒸发器(9)、连通到回灌井的中间蒸发器(10)、中间冷却器(11)、冷凝器(12)；

所述储热装置(2)与槽式太阳能集热器(1)相互连通形成闭合循环；

其中地热水处理装置(3)分别连通储热装置(2)的进口(2a)和一级闪蒸器(4)的进口(4a)，储热装置(2)的出口(2b)连通一级闪蒸器(4)的进口(4a)；一级闪蒸器(4)设有饱和蒸汽出口(4b)和饱和水出口(4c)，饱和蒸汽出口(4b)连通到汽轮机(6)的进气口(6a)，饱和水出口(4c)连通到二级闪蒸器(5)；汽轮机(6)的排气口(6c)连通蒸发器(9)的蒸发器第一进气口(9c)，蒸发器(9)的第一出口(9d)接入回灌井；二级闪蒸器(5)包括饱和蒸汽出口(5b)和饱和水出口(5c)，二级闪蒸器(5)的饱和蒸汽出口(5b)连通汽轮机(6)的进气口(6b)，二级闪蒸器(5)的饱和水出口(5c)连通中间蒸发器(10)的第一进口(10d)，中间蒸发器(10)第一出口(10a)接入回灌井；

蒸发器(9)通过制冷剂管道(9a)连通低压压缩机(7)后接入中间冷却器(11)第一进口(11e)，中间冷却器(11)的第三出口(11f)连接高压压缩机(8)，高压压缩机(8)连接冷凝器(12)，冷凝器(12)的出口返回连通到中间冷却器(11)第二进口(11a)，中间冷却器(11)第一出口(11b)连通蒸发器(9)的第二进口(9b)，中间冷却器(11)的第二出口(11c)连通到中间蒸发器(10)的第二进口(10c)，中间蒸发器(10)第二出口(10b)连通到中间冷却器(11)第三进口(11d)。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能与地热联合两级闪蒸双工质循环发电热水系统，其特征在于，所述低压压缩机(7)包括低压压缩机进气口(7a)和低压压缩机排气口(7b)，低压压缩机进气口(7a)连通蒸发器(9)的制冷剂管道(9a)，低压压缩机排气口(7b)连通中间冷却器(11)的第一进口(11e)。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能与地热联合两级闪蒸双工质循环发电热水系统，其特征在于，所述高压压缩机包括高压压缩机进气口(8a)和高压压缩机排气口(8b)，高压压缩机进气口(8a)连通中间冷却器(11)的第三出口(11f)，高压压缩机排气口(8b)连通冷凝器(12)的进口。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能与地热联合两级闪蒸双工质循环发电热水系统，其特征在于，所述中间冷却器(11)和冷凝器(12)之间设有第一节流阀(13)。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能与地热联合两级闪蒸双工质循环发电热水系统，其特征在于，所述蒸发器(9)和中间冷却器(11)之间设有第二节流阀(14)。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能与地热联合两级闪蒸双工质循环发电热水系统，其特征在于，所述地热水处理装置(3)与储热装置(2)之设有阀门(15)。

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，特别是一种太阳能与地热联合两级闪蒸双工质循环发电热水系统。

背景技术

太阳能是取之不尽，用之不竭，清洁无污染并可再生的绿色环保能源。利用太阳能发电，无可比拟的清洁性、高度的安全性、能源的相对广泛性和充足性、长寿命以及免维护性等其他常规能源所不具备的优点，但是太阳能发电站建设成本较高，发电量受辐射强度不稳定的限制，发电效率低。

辽阔的国土面积以及从低到高的纬度分布范围，使得我国储备着丰富的地热资源。地热发电是地热资源的一种重要利用形式，地热发电和火力发电的原理一样,都是利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能,然后带动发电机发电。与火力发电不同的是,地热发电不需要庞大的锅炉,因此有效地避免了化石燃料造成的环境污染问题。可利用地热水的温度区间广泛，与我国从低到高的纬度范围相适应。地热发电的成本一般都低于水能、火力、核能和太阳能发电，设备使用时间长，建厂投资少，不受降雨和季节变化的影响，并且发电稳定。

根据地热资源的不同，可分直接蒸汽式、扩容式、中间介质式和全流循环式4种基本发电方式。我国地热电站多采用扩容式，与其他方式相比该方式具有系统简单、对设备要求较低、加强回灌管理后对环境影响较小等优点，但发电效率较低。此外，地热资源的长期大规模开发利用，如西藏羊八井地热电站30年持续运行，可能引起热储压力衰减、蒸汽流量减小、热水温度降低等问题，将导致系统效率进一步降低。为此，采用将地热能与太阳能联合循环的方式，以提高蒸汽温度，增强发电能力，降低系统对地热能的依赖程度。将光热子系统与地热电站相结合，可实现地热—太阳能的优化利用，有利于发电量与用电负荷的匹配。在用电负荷较低的夜晚，可切换为传统扩容式地热发电运行模式；在用电负荷较高的白天，通过地热—太阳能联合发电，可有效提高系统效率及发电量。清晨时段可单独运行光热子系统，待储热装置温度达到系统要求后，再联合运行整个发电系统。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种太阳能与地热联合两级闪蒸双工质循环发电热水系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能与地热联合两级闪蒸双工质循环发电热水系统，包括槽式太阳能集热器、储热装置、连通到生产井的地热水处理装置、一级闪蒸器、二级闪蒸器、汽轮机、低压压缩机、高压压缩机、蒸发器、连通到回灌井的中间蒸发器、中间冷却器、冷凝器；所述储热装置与槽式太阳能集热器相互连通形成闭合循环；

其中地热水处理装置分别连通储热装置的进口和一级闪蒸器的进口，储热装置的出口连通一级闪蒸器的进口；一级闪蒸器设有饱和蒸汽出口和饱和水出口，饱和蒸汽出口连通到汽轮机的进气口，饱和水出口连通到二级闪蒸器；汽轮机的排气口连通蒸发器的蒸发器第一进气口，蒸发器的第一出口接入回灌井；二级闪蒸器包括饱和蒸汽出口和饱和水出口，二级闪蒸器的饱和蒸汽出口连通汽轮机的进气口，二级闪蒸器的饱和水出口连通中间蒸发器的第一进口，中间蒸发器第一出口接入回灌井；

蒸发器通过制冷剂管道连通低压压缩机后接入中间冷却器第一进口，中间冷却器的第三出口连接高压压缩机，高压压缩机连接冷凝器，冷凝器的出口返回连通到中间冷却器第二进口，中间冷却器第一出口连通蒸发器的第二进口，中间冷却器的第二出口连通到中间蒸发器的第二进口，中间蒸发器第二出口连通到中间冷却器第三进口。

本发明中，所述低压压缩机包括低压压缩机进气口和低压压缩机排气口，低压压缩机进气口连通蒸发器的制冷剂管道，低压压缩机排气口连通中间冷却器的第一进口。

本发明中，所述低压压缩机包括低压压缩机进气口和低压压缩机排气口，低压压缩机进气口连通蒸发器的制冷剂管道，低压压缩机排气口连通中间冷却器的第一进口。

本发明中，所述中间冷却器和冷凝器之间设有第一节流阀。

本发明中，所述高压压缩机包括高压压缩机进气口和高压压缩机排气口，高压压缩机进气口连通中间冷却器的第三出口，高压压缩机排气口连通冷凝器的进口。

本发明中，所述蒸发器和中间冷却器之间设有第二节流阀。

本发明中，所述地热水处理装置与储热装置之设有阀门。

有益效果：(1)地热水直接作为发电循环工质，在储热装置中吸收热量提高自身的温度水平，并采用两级闪蒸的方式，使汽轮机的做功能力大大增强，可有效提高系统效率和发电量。储热装置可以在一定程度上消除太阳能不稳定的弊端，使汽轮机进汽温度恒定，保证了电能输出的稳定性和可靠性。

(2)中间蒸发器内的制冷剂液体吸收二级闪蒸器排出饱和水的热量，降低饱和水的温度水平。蒸发器内的制冷剂液体吸收汽轮机排气的热量使其冷凝液化。将汽轮机排气作为热泵供热循环的低位热源，产生温度较高的热水供用户使用，既节省了冷却水，又将经过发电后的排放尾气的热量进行再利用。

(3)热泵供热循环的制冷剂在蒸发器内的温度较低，汽轮机排气和蒸发器内的制冷剂有很大的传热温差，因此汽轮机排气在蒸发器中能够很快的冷凝液化将热量释放，二级闪蒸器排出的饱和水将热量释放给中间蒸发器内的制冷剂，两股水流汇合后的温度接近于地热水从生产井中被抽出时的温度，最后汇入回灌井。回灌的地热水温度和水量与从生产井中所抽出的一致，因此可以避免地热资源枯竭的情况。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是整体系统示意图；

图2是太阳能集热循环示意图；

图3是地热发电循环示意图；、

图4是热泵供热循环示意图；

图5是热泵供热循环示意图；

图6为热泵供热循环的lgp-h图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细说明。

如图1～图5所示，本发明包括槽式太阳能集热器1、储热装置2、地热水处理装置3、一级闪蒸器4、二级闪蒸器5、汽轮机6、低压压缩机7、高压压缩机8、蒸发器9、中间蒸发器10、中间冷却器11、冷凝器12、第一节流阀13、第二节流阀14以及阀门15，所述储热装置2与槽式太阳能集热器1相互连通形成闭合循环。

其中地热水处理装置3分别连通储热装置2的进口2a和一级闪蒸器4的进口4a，储热装置2一出口2b连通一级闪蒸器4的进口4a，一级闪蒸器4设有饱和蒸汽出口4b和饱和水出口4c，饱和蒸汽出口4b连通到汽轮机6的进气口6a，饱和水出口4c连通到二级闪蒸器5，汽轮机6的排气口6c连通蒸发器9，蒸发器9第一出口接入回灌井，二级闪蒸器5包括饱和蒸汽出口5b和饱和水出口5c，饱和蒸汽出口5b连通汽轮机6的进气口6b，饱和水出口5c连通中间蒸发器10，中间蒸发器10第一出口10a接入回灌井。从生产井抽出的地热水进入到地热水处理装置3，经净化处理后的地热水经进口4a进入一级闪蒸器4或者进入到储热装置2中提高温度水平而后经进口4a流入一级闪蒸器4，一级闪蒸器4内的饱和蒸汽从出口4b流入汽轮机6的进气口6a，一级闪蒸器4内的饱和水从出口4c流入二级闪蒸器5的进口5a，二级闪蒸器5内的饱和蒸汽从出口5b流入汽轮机6的进气口6b，二级闪蒸器5内的饱和水从出口5c流入中间蒸发器的进口10d，从进口10d流入中间蒸发器10的饱和水释放热量后再从出口10a流入回灌井，汽轮机6的排气从出口6c流入蒸发器9的进口9c，汽轮机6排气在蒸发器9中冷凝成液体从出口9d流入回灌井。

蒸发器9的制冷剂管道9a连通低压压缩机7后接入中间冷却器11第一进口11a，中间冷却器11第三出口11f连接高压压缩机8，高压压缩机8连接冷凝器12，冷凝器12的出口返回到中间冷却器第二进口11a，中间冷却器第一出口11b连通蒸发器9第二进口9b，第二出口11c连通到中间蒸发器10的第二进口10c，中间蒸发器10第二出口10b连通到中间冷却器11第三进口11d。

低压压缩机7包括低压压缩机进气口7a和低压压缩机排气口7b，低压压缩机进气口7a连通蒸发器9的制冷剂管道9a，低压压缩机排气口7b连通中间冷却器11的第一进口11e。

所述高压压缩机包括高压压缩机进气口8a和高压压缩机排气口8b，高压压缩机进气口8a连通中间冷却器11的第三出口11f，高压压缩机排气口8b连通冷凝器12的进口。

所述中间冷却器11和冷凝器12之间设有第一节流阀13；

所述蒸发器9和中间冷却器11之间设有第二节流阀14；

所述地热水处理装置3与储热装置2之设有阀门15。

制冷剂液体在蒸发器9中吸收汽轮机6排气的热量而气化成饱和的制冷剂蒸汽，饱和的制冷剂蒸汽经制冷剂管道9a进入低压压缩机7的进气口7a，被压缩成中间压力pm下的过热蒸汽，过热蒸汽从低压压缩机7的出气口7b流入中间冷却器11的第一进口11e，而后在中间冷却器11中冷却为中间压力pm下的饱和蒸汽，中间压力pm下的饱和蒸汽从中间冷却器的第三出口11f进入高压压缩机8的进气口8a，饱和蒸汽在高压压缩机8内被压缩到冷凝压力pk，然后从高压压缩机8的出气口8b进入冷凝器12中将热量释放给冷却水，而后经第一节流阀13通过中间冷却器第二进口11b回到中间冷却器11中，中间冷却器11中的饱和制冷剂液体从中间冷却器第一出口11b经第二节流阀14节流后通过蒸发器第二进口9b回到蒸发器9中继续吸热。中间冷却器11中的一部分制冷剂液体经中间冷却器11的第二出口11c流入中间蒸发器第二进口10c，制冷剂液体在中间蒸发器10中吸热气化成饱和的制冷剂蒸汽，再经中间蒸发器第二出口10b回流到中间冷却器第三进口11d中。冷却水被冷凝器12中释放的热量加热后，供用户日常生活使用。

如图2，太阳能集热循环由槽式太阳能集热器和储热装置组成，导热油在太阳能集热器中吸收太阳能，并将能量储存在储热装置中。

如图3，地热发电循环由地热水处理装置、储热装置、一级闪蒸器、二级闪蒸器、汽轮机、蒸发器和中间蒸发器组成，从生产井抽出的地热水进入到地热水处理装置，经净化处理后的地热水直接进入一级闪蒸器4a或者进入到储热装置中提高温度水平而后流入一级蒸发器4a，一级闪蒸器和二级闪蒸器闪蒸出的饱和蒸汽进入汽轮机中做功发电，二级闪蒸器流出的饱和水进入到热泵供热循环的中间蒸发器中释放热量，汽轮机的排气进入到热泵供热循环的蒸发器中冷凝放热，最后两股水流汇入回灌井中。

如图4，热泵供热循环由蒸发器、低压压缩机、中间冷却器、高压压缩机、冷凝器、第一节流阀、第二节流阀以及中间蒸发器组成，制冷剂液体在蒸发器9中吸收汽轮机6排气的热量而气化成饱和的制冷剂蒸汽，进入到低压压缩机7被压缩成中间压力pm下的过热蒸汽，而后在中间冷却器11中冷却为中间压力pm下的饱和蒸汽，中间压力pm下的饱和蒸汽被高压压缩机8压缩到冷凝压力pk，进入冷凝器12中将热量释放给冷却水，而后经第一节流阀回到中间冷却器11，中间冷却器11中的饱和制冷剂液体经第二节流阀节流后回到蒸发器9中继续吸热。中间冷却器11中的一部分制冷剂液体流入中间蒸发器10中吸热气化成饱和的制冷剂蒸汽，再回流到中间冷却器11中。冷却水被冷凝器12中释放的热量加热后，供用户日常生活使用。

图6为热泵供热循环的lgp-h图，即压焓图。压焓图以制冷剂的焓作为横坐标、以压力为纵坐标。图中坐标的曲线为饱和液体线，右边的曲线为干饱和蒸气线。

制冷剂液体在蒸发器9中吸收汽轮机6排气的热量而气化成饱和的制冷剂蒸汽，在压焓图中对应的是8到1的过程；饱和的制冷剂蒸汽进入到低压压缩机7被压缩成中间压力pm下的过热蒸汽，在压焓图中对应的是1到2的过程；过热蒸汽然后在中间冷却器11中冷却为中间压力pm下的饱和蒸汽，在压焓图中对应的是2到3的过程；中间压力pm下的饱和蒸汽被高压压缩机8压缩到冷凝压力pk，在压焓图中对应的是3到4的过程；冷凝压力为pk的蒸汽进入冷凝器12中将热量释放给冷却水，在压焓图中对应的是4到5的过程；而后经节流阀13回到中间冷却器11，在压焓图中对应的是5到6的过程；中间冷却器11中的饱和制冷剂液体经节流阀14节流后回到蒸发器9中继续吸热，在压焓图中对应的是7到8的过程；中间冷却器11中的一部分制冷剂液体流入中间蒸发器10中吸热气化成饱和的制冷剂蒸汽，在压焓图中对应的是6到3的过程，再回流到中间冷却器11中。从中间蒸发器回流的饱和制冷剂蒸汽和被中间冷却器冷却为饱和蒸汽的低压压缩机出口气体一起进入高压压缩机。冷却水被冷凝器12中释放的热量加热后，供用户日常生活使用。

本系统共有以下三种工作模式：

1、太阳能集热+地热发电循环+热泵供热循环：在有太阳辐射时，槽式太阳能集热器将吸收的太阳能量储存在储热装置中。由生产井出来的地热水，进入太阳能储热装置吸收热量，然后进入一级闪蒸器，产生“一次蒸汽”后进入汽轮机高压缸发电做功，剩余的饱和水则进入二级闪蒸器，产生压力更低的“二次蒸汽”后进入同一台汽轮机低压缸发电做功，二级闪蒸器闪蒸后的热水流入热泵供热循环的中间蒸发器，汽轮机的排气进入到热泵供热循环的蒸发器中冷凝放热，最后两股水流汇入回灌井中。热泵供热循环通过冷凝器将热量释放给冷却水，供用户使用。

2、太阳能储热+地热发电循环+热泵供热循环：当没有太阳辐射时，储热装置中储存的热量仍然能够用来提升地热水的温度水平，此时由生产井出来的地热水，进入太阳能储热装置吸收热量，然后进入一级闪蒸器，产生“一次蒸汽”后进入汽轮机高压缸发电做功，剩余的饱和水则进入二级闪蒸器，产生压力更低的“二次蒸汽”后进入同一台汽轮机低压缸发电做功，二级闪蒸器闪蒸后的热水流入热泵供热循环的中间蒸发器，汽轮机的排气进入到热泵供热循环的蒸发器中冷凝放热，最后两股水流汇入回灌井中。热泵供热循环通过冷凝器将热量释放给冷却水，供用户使用。

3、地热发电循环+热泵供热循环：当没有太阳辐射时，储热装置中储存的热量已经不能够用来提升地热水的温度水平，此时由生产井出来的地热水，直接进入一级闪蒸器，产生“一次蒸汽”后进入汽轮机高压缸发电做功，剩余的饱和水则进入二级闪蒸器，产生压力更低的“二次蒸汽”后进入同一台汽轮机低压缸发电做功，二级闪蒸器闪蒸后的热水流入热泵供热循环的中间蒸发器，汽轮机的排气进入到热泵供热循环的蒸发器中冷凝放热，最后两股水流汇入回灌井中。热泵供热循环通过冷凝器将热量释放给冷却水，供用户使用。

本发明提供了一种太阳能与地热联合两级闪蒸双工质循环发电热水系统，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

一种太阳能与地热联合两级闪蒸双工质循环发电热水系统专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。